WO2016096105A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer abmessung eines objektes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer abmessung eines objektes Download PDF

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WO2016096105A1
WO2016096105A1 PCT/EP2015/002482 EP2015002482W WO2016096105A1 WO 2016096105 A1 WO2016096105 A1 WO 2016096105A1 EP 2015002482 W EP2015002482 W EP 2015002482W WO 2016096105 A1 WO2016096105 A1 WO 2016096105A1
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pattern
components
projector
projected
dimension
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PCT/EP2015/002482
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Jan-Friso Evers-Senne
Patrick Zahn
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Testo Ag
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2545—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with one projection direction and several detection directions, e.g. stereo
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object

Definitions

  • the invention relates to a method for determining at least one dimension of at least one object. Furthermore, the invention also relates to a device for determining at least one dimension of at least one object.
  • the use of such a marker is particularly disadvantageous, in particular when determining the dimensions of larger objects, since the marker must first be produced individually, for example in the form of a poster, and then under certain circumstances can be expensive, the marker on or on an object, in particular one strongly bent object to install. So one can be on a very winding Object attached marker, for example, not directly applied to the object and thus distort a measurement result. Furthermore, it is not possible, by means of known methods, to determine the dimensions of objects of which one has no advance information about their approximate size, since in such cases it is not known what size the marker to be used must have.
  • the object underlying this invention is to provide a method and a device, whereby it is possible to determine the dimensions of a particular object easier.
  • Position information for calculating the at least one dimension of the at least one object to be calculated automatically are based on real size ratios.
  • the pattern projected onto the object which serves as a size reference to the object, can be quickly and easily adapted on site to the size of the object, in particular by adjusting the size on the basis of the pattern projector. Furthermore, this precludes the production of a marker adapted to the individual size of a specific object. Therefore, the approximate size of the object need not be known prior to determining the at least one dimension. Likewise, eliminates a potentially expensive attachment of a marker, which can be difficult especially in crooked objects. The ability to project a pattern onto an object does not depend on the shape of the object.
  • Distance information is scalable to the actual measure. As a result, it is possible to calculate actual dimensions, such as, in particular, lengths, area contents and / or spatial contents, using equations known per se (trigonometric functions). The distance measurement can be based on different measurement principles.
  • Laser distance measurement is for example possible if one, for example, the already mentioned distance measuring device is designed as a laser distance measuring device.
  • Distance measuring device generate a measuring beam, in particular a laser measuring beam, with which a distance (d 0 , di) between the object and the distance measuring device can be measured. Ultrasonic measurements of the distance information can also be carried out.
  • the pattern By projecting the pattern, the object from which a three-dimensional representation is to be generated can be provided with additional structures, which are identified as corresponding pattern constituents according to the invention.
  • the accuracy of the determination of the dimensions increases with the number of recorded with a, for example, the aforementioned recording device, spatially resolved frames. It may further be provided that at least four, in particular at least five, in particular at least ten, in particular at least fifteen, in particular at least twenty or more spatially resolved individual images are recorded.
  • Corresponding pattern components are thus picture elements or subregions in the individual images that are projected on the basis of matching or similar projected parts Pattern components or natural features of the object content to each other correspond.
  • the distance from the pattern projector to one of the at least two pattern components is measured to provide a defined reference point for scaling.
  • the pattern has at least one pattern constituent projected in particular by at least one main ray, preferably one
  • Reference point, and / or at least one, in particular projected by at least one auxiliary beam pattern component preferably a reference point, a reference line and / or a reference pattern includes, optionally additionally at least one natural feature of the object in the group of mutually corresponding pattern components is included.
  • the advantage here is that the projected pattern is better adaptable to the at least one object, since individual pattern components can be projected separately and / or together, for example by main and / or auxiliary beam on the at least one object.
  • the distance along the main beam is measured.
  • the projection of the at least one main beam and the at least one auxiliary beam may be particularly advantageous if different wavelengths are used for the projection of the at least one main beam and the at least one auxiliary beam.
  • This has the advantage that the projected pattern constituents generated by the main and auxiliary beams are easier to distinguish from one another, for example by the use different colored main and auxiliary beams set by the selection of different specific wavelengths (especially different colors), preferably the visible spectral range.
  • the advantage here is that very few distance measurements, preferably only one distance measurement, is / are necessary and the distance to the at least one object can be determined very accurately.
  • the at least one main beam and / or the at least one auxiliary beam is / are projected by at least one laser and / or at least one LED light source.
  • the main beam and / or the auxiliary beam is used as a measuring beam for a laser distance measurement.
  • Another inventive proposal is that one, for example, said at least one receiving device fixed and at a defined distance with a, in particular additional, preferably the pattern projector described above corresponding pattern projector coupled and based on the additional pattern projector at least one additional pattern on the at least one Object is projected.
  • the advantage here is that it can be prevented that are projected by the one sample projector too few sample components on the at least one object and thus an identification in the Single images of the sequence would not be possible a group of corresponding pattern components.
  • the coupling of an additional pattern projector to the at least one recording device has the advantage that the user projects the projection of a desired pattern on a complex object
  • a distance measurement of the distance between the pattern projector and object is not absolutely necessary, but can increase the accuracy of the measurement result. It can therefore be provided that no distance measurement is provided for a coupling of recording device and pattern projector.
  • the dimension of the at least one pattern projected onto the at least one object is adjustable.
  • the dimension of the at least one pattern projected onto the at least one object is at least about 5 percent, preferably at least 10 percent, preferably at least 20 percent, preferably at least 30 percent of the size of the at least an object is.
  • the at least one pattern projector it is also possible to project patterns which are larger or smaller than the previously mentioned size specifications in relation to the object size.
  • the group of pattern components corresponding to one another in the individual images of the sequence is identified by means of image feature analysis and / or segmentation of the respective individual images of the sequence.
  • the advantage here is that individual sample components are processed separately from each other.
  • the pattern components of the at least one pattern are offset horizontally and / or vertically from one another, preferably that the starting and ending points of at least one reference line of the at least one pattern are offset horizontally and / or vertically from each other.
  • the at least one pattern is projected in succession onto at least partially different subareas of the at least one object and this area is recorded, which corresponds in each case to one scanning step, in particular wherein at least one single image is recorded per scanning step.
  • all subsections of the entire at least one object are thus recorded by means of scanning steps carried out one after the other. It is advantageous that a dimension, in particular of a large and / or poorly accessible object, can be determined more simply and / or more accurately by means of the method according to the invention.
  • the scaled, in particular, three-dimensional position information of the at least one group of mutually corresponding pattern components by means of a known correlation method, such as in particular by means of a SLAM and / or structure-from-motion method are calculated.
  • a length, a surface content and / or a volume is calculated from the scaled, in particular three-dimensional position information of the pattern components corresponding to one another and / or that the at least a group of pattern components corresponding to one another is output by means of an output unit at a pixel corresponding to a scaled, in particular three-dimensional position specification.
  • the 3D image can be generated, for example, as a 3D model.
  • the features of the sibling, directed to a device claim are provided for solving the above object according to the invention.
  • the device at least one pattern projector for projection of at least one pattern of at least two pattern components on the at least one object and no distance measuring device for determining the distance between the pattern projector and comprises at least one pattern component, wherein the image processing device for identification at least one group of mutually corresponding pattern components in a sequence of at least two spatially resolved with the receiving device
  • Image processing device for calculating scaled, in particular three-dimensional position information of the at least one group of mutually corresponding ones
  • Sample components for the calculation of at least one dimension of the at least one object is set up.
  • the advantage here is that the user can preferably place the recording device independently of the pattern projector. During the recording of a sequence of at least two recorded with the recording device, spatially resolved
  • the at least one pattern projector is arranged fixed in space, so that there is sufficient time to perform a distance measurement by means of the equally fixed distance measuring device, one, for example, the mentioned at least one receiving device preferably portable, especially hand-held, is formed.
  • the at least one pattern projector may be set up in such a way that it makes possible an adjustment of the dimension and / or at least one wavelength of the projected pattern components and / or that the at least one pattern has a, in particular ideal size of at least approximately 5 percent, preferably at least 10 percent, preferably at least 20 percent, preferably at least 30 percent of the size of the at least one object is adjustable.
  • the advantage here is that the pattern by means of the pattern projector is individually adaptable to the size of the at least one object, so that an ideal size of the pattern used as a reference is adjustable.
  • the at least one pattern projector has at least one laser and / or at least one LED lamp as light source and / or that the at least one pattern projector has one or more optical filters, preferably one or more edge filters, for setting a specific wavelength or more of certain wavelengths.
  • Distance measuring device is designed as a laser distance measuring device.
  • Image processing device is configured such that it identifies the at least one group of mutually corresponding pattern constituents by means of image feature analysis and / or segmentation, wherein said at least one group of mutually corresponding pattern constituents is projected onto the object.
  • the at least one group of mutually corresponding pattern constituents is projected onto the object.
  • Image processing device of the device according to the invention set up such that, as mutually corresponding pattern constituents, it can optionally also take into account natural features of the at least one object.
  • Natural features are perceptible features, in particular structural features, of the at least one object which are not projected by a pattern projector but are formed by the object itself.
  • the pattern projector is localized is formed and / or the at least one
  • Receiving device is designed to be portable, preferably wherein the at least one receiving device is fixed and coupled at a defined distance with an additional pattern projector.
  • the device according to the invention is set up to carry out a scan function, wherein the at least one pattern can be projected in succession onto at least partially different subregions of the at least one object and this area can be accommodated by means of the at least one receiving device, which corresponds in each case to one scanning step , wherein preferably at least one individual image can be recorded per scanning step, so that with the device according to the invention preferably all partial regions of the entire at least one object can be recorded by means of scanning steps carried out one after the other.
  • the device according to the invention comprises a display device, preferably a display, in particular for outputting at least one dimension, preferably a length, a surface area and / or a volume, of the at least one object.
  • the display device is designed such that a graphic, in particular three-dimensional representation of the object can be displayed.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the invention
  • Fig. 2 shows another embodiment of the invention
  • Fig. 3 is coupled to a pattern projector
  • Figures 1 and 2 show two different, shown in a much simplified schematic representation
  • Embodiments of a device according to the invention denoted overall as 1 or 10 for determining at least one dimension of at least one object 4.
  • the object 4 depicted in FIGS. 1 to 3 has only very few perceptible, natural features (X 2 , X 3 , X 4 ).
  • the object 4 may be, for example, a building wall, a ceiling and / or a floor.
  • Both embodiments of the device 1, 10 according to the invention comprise a stationary pattern projector 3 for projecting at least one pattern 8, a recording device 2 for recording a sequence of at least two spatially resolved individual images of the at least one object 4 composed of a plurality of pixels, a distance measuring device 6 for determining the Distance (d 0 , d ⁇ ) between pattern projector 3 and at least one pattern component X 0 , Xi and one
  • the device 1 has a mobile, preferably portable and / or hand-held receiving device 2.
  • a pattern 8 comprising two pattern components X 0 , i is projected onto the object 4 by means of a pattern projector 3.
  • the pattern projector 3 is stationary at position P 2
  • the receiving device 2 is designed such that it is not stationary, but their position, in particular their respective shareholderst ion P 0 , Pi for the recording of at least one frame, 'is variable ,
  • the pattern projector 3 and the distance measuring device 6 are formed uniformly.
  • two reference points X 0i Xi for the distance measurement are projected onto the object 4 on the basis of a respective projection beam (measuring beam).
  • the reference points projected onto the object by means of one beam in each case can be used for the distance measurement by the distance measuring device 6.
  • the pattern 8 may comprise further pattern components, which may be natural features X 2 , X 3 , X 4 of the object 4 and / or further projected pattern constituents 5 (not shown), for example as shown here.
  • the image processing device of the device according to the invention is set up in such a way that in the individual images of the sequence it forms a group of pattern components which correspond to one another (for example X 0 , ⁇ , ⁇ / X3, X4) identified.
  • a group of pattern components which correspond to one another (for example X 0 , ⁇ , ⁇ / X3, X4) identified.
  • X 0 , ⁇ , ⁇ / X3, X4 for example, by the known structure-from-otion method, with the aid of the measured distances d 0 and d i; scaled, in particular three-dimensional position information for the previously identified group of pattern components for the determination (calculation) of at least one dimension of the at least one object 4 are calculated automatically.
  • Distance measuring device 6 is to make.
  • the pattern projector 3 is based on a main beam, a reference point X 0 for the distance measurement on the object 4 can be projected.
  • further pattern components X 1 ( 5) can be projected onto the object by means of the pattern projector 3.
  • the pattern 8 can also comprise further pattern components which, for example (as shown here), comprise natural features X 2 / X 3 , X 4 of the object 4
  • the image processing device of the device according to the invention is set up in such a way that it identifies in the individual images of the sequence a group of pattern components X 0 , Xi, X 2 , 3 / X 4 , 5 which correspond to one another, for example by the known structure-from-motion method can be automatically calculated using the measured distance d 0 scaled, in particular three-dimensional position information for the previously identified group of pattern components for calculating at least one dimension of the at least one object 4.
  • the or a pattern projector 3, 3a of the device 1, 10 according to the invention is set up so that it can be projected the at least one main beam and the at least one auxiliary beam use different wavelengths. Furthermore, an adjustment of the dimension of the projected pattern components X 0 , Xi, 5 can thus be made. It may be advantageous if the at least one pattern 8 is adjustable to a size of at least about 5 percent, preferably at least 10 percent, preferably at least 20 percent, preferably at least 30 percent, of the size of the at least one object 4.
  • the light source of or a pattern projector 3, 3a of the device 1, 10 according to the invention has at least one laser and / or at least one LED lamp. Furthermore, it can be provided that the pattern projector 3, 3a has at least one optical filter, preferably at least one edge filter, for setting one or more wavelengths, in particular of the main beam and / or the auxiliary beam.
  • the distance measuring device 6 in FIGS. 1 and / or 2 is designed as a laser distance measuring device, with the distance measurement of the distances d 0 or di between the pattern projector 3 and the object 4 projecting onto the object point or points projected onto the object 4 by the pattern projector 3 X 0 or Xi refers.
  • the image processing apparatus of the device 1, 10 according to the invention is set up in such a way that it contains the at least one group of feature components ⁇ 0 ⁇ X 1; X 2 , X 3 , X4 / 5 identified by means of image feature analysis and / or segmentation, which is at least one group of feature components corresponding to each other on the object projectable X 0 , Xi, 5 and / or at least one natural feature X 2 , X 3 , X 4 of the at least one object 4.
  • FIG. 3 shows a receiving device 2 which is coupled via a fixed coupling 7 in a known predefined distance ("baseline") to a (in particular additional) pattern projector 3a
  • baseline a known predefined distance
  • additional pattern projector 3a a recording device 2 coupled to an additional pattern projector 3a is used in combination with a stationary pattern projector 3.
  • the advantage here is that it can be prevented too few pattern components are projected onto the at least one object by the pattern projector 3 not coupled to the recording device 2, and thus an identification in the individual images of the sequence corresponds to a group corresponding to one another
  • the device 1, 10 according to the invention is further configured to carry out a scan function, wherein the at least one pattern 8 can be projected successively onto at least partially different subareas of the at least one object 4 and this area can be accommodated by means of the at least one receiving device 2, which corresponds in each case to one scanning step ,
  • the at least one receiving device 2 which corresponds in each case to one scanning step .
  • For each scanning step preferably at least one single image is taken, so that with reference to the device 1, 10 according to the invention, preferably all partial regions of the entire at least one object 4 can be picked up by means of scanning steps carried out one after the other.
  • the device 1, 10 has a Display device, preferably a display, on (not shown).
  • the display device is used to output at least one dimension, preferably a length, a surface area and / or a volume, of the at least one object 4.
  • the display device is designed such that a graphic, in particular three-dimensional, representation of the object can be displayed.
  • the device 1, 10 described in FIGS. 1 and 2 and described herein is particularly suitable for carrying out the method according to any one of claims 1 to 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung zumindest einer Abmessung wenigstens eines Objektes. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass in einem ersten Schritt anhand eines ortsgebundenen Musterprojektors wenigstens ein Muster aus zumindest zwei Musterbestandteilen auf das wenigstens eine Objekt projiziert wird, dass in einem zweiten Schritt wenigstens eine Abstandsmessung des Abstandes vom Musterprojektor zum wenigstens einen Objekt durchgeführt wird, dass in einem dritten Schritt mit wenigstens einer Aufnahmevorrichtung während einer Musterprojektion eine Folge von wenigstens zwei, aus mehreren Pixeln zusammengesetzten, ortsaufgelösten Einzelbildern des wenigstens einen Objektes aus jeweils unterschiedlichen Aufnahmeperspektiven aufgenommen wird, dass in einem vierten Schritt in den Einzelbildern der Folge eine Gruppe zueinander korrespondierender Musterbestandteile identifiziert wird, und dass in einem fünften Schritt für die im vierten Schritt identifizierte Gruppe von Musterbestandteilen mit Hilfe des gemessenen Abstandes skalierte, insbesondere dreidimensionale Positionsangaben zur Berechnung der zumindest einen Abmessung des wenigstens einen Objektes automatisch berechnet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst wenigstens einen Musterprojektor, eine Abstandsmessvorrichtung, eine Aufnahmevorrichtung und eine Bildverarbeitungsvorrichtung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Abmessung eines
Obj ektes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Abmessung wenigstens eines Objektes. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Bestimmung zumindest einer Abmessung wenigstens eines Objektes.
Es ist bekannt, dass es möglich ist, anhand der Verwendung eines definierten Markers mit bekannten Abmessung, welcher an oder auf einem abzumessenden beziehungsweise abzubildenden Objekt angebracht wird, dreidimensionale Bilder von solch einem Objekt erstellen zu können. Die Verwendung eines derartigen Markers ist insbesondere bei strukturarmen Objekten, wie zum Beispiel kahlen Wandungen, Decken oder Böden, vorteilhaft, um aufgenommene Einzelbilder eines strukturarmen Objektes fehlerfrei zusammensetzen zu können. Die Größe des jeweiligen Markers muss dabei individuell an die Größe des abzumessenden beziehungsweise abzubildenden Objektes angepasst werden und darf nicht zu groß und nicht zu klein gewählt sein. Ferner muss die Form des Markers für jedes Objekt individuell angepasst werden. Allerdings ist die Verwendung eines derartigen Markers insbesondere bei der Bestimmung der Abmessungen größerer Objekte besonders nachteilig, da der Marker beispielsweise in Form eines Posters zunächst einzeln hergestellt werden muss und es anschließend unter Umständen aufwendig sein kann, den Marker am oder auf einem Objekt, insbesondere einem stark verwinkelten Objekt, anzubringen. So kann ein auf einem sehr verwinkelten Objekt angebrachter Marker beispielsweise nicht direkt am Objekt anliegen und somit ein Messergebnis verfälschen. Ferner ist es anhand bekannter Verfahren nicht möglich, die Abmessungen von Objekten zu bestimmen, von denen man vorab keinerlei Informationen über ihre ungefähre Größe vorliegen hat, da in solchen Fällen nicht bekannt ist, welche Größe der zu verwendende Marker haben muss.
Die dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, wodurch es möglich ist die Abmessungen eines bestimmten Objektes einfacher bestimmen zu können.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der genannten Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass in einem ersten Schritt anhand eines insbesondere ortsgebundenen Musterprojektors wenigstens ein Muster aus zumindest zwei Musterbestandteilen auf das wenigstens eine Objekt projiziert wird, dass in einem zweiten Schritt wenigstens eine oder keine Abstandsmessung des Abstandes vom Musterprojektor zum wenigstens einen Objekt durchgeführt wird, dass in einem dritten Schritt mit wenigstens einer Aufnahmevorrichtung während einer Musterprojektion eine Folge von wenigstens zwei, aus mehreren Pixeln zusammengesetzten, ortsaufgelösten Einzelbildern des wenigstens einen Objektes aus jeweils unterschiedlichen Aufnahmeperspektiven aufgenommen wird, dass in einem vierten Schritt in den Einzelbildern der Folge eine Gruppe zueinander korrespondierender Musterbestandteile identifiziert wird, und dass in einem fünften Schritt für die im vierten Schritt identifizierte Gruppe von
Musterbestandteilen insbesondere mit Hilfe des gemessenen Abstandes skalierte, insbesondere dreidimensionale
Positionsangaben zur Berechnung der zumindest einen Abmessung des wenigstens einen Objektes automatisch berechnet werden. Somit sind gewonnene Messgrößen auf reale Größenverhältnisse beziehbar. Von Vorteil ist ferner, dass das auf das Objekt projizierte Muster, welches als Größenreferenz gegenüber dem Objekt dient, schnell und einfach vor Ort an die Größe des Objektes anpassbar ist, insbesondere indem die Größe anhand des Musterprojektors eingestellt wird. Ferner entfällt dadurch vorab die Herstellung eines an die individuelle Größe eines bestimmten Objektes angepassten Markers. Die ungefähre Größe des Objektes muss daher nicht vor Bestimmung der zumindest einen Abmessung bekannt sein. Ebenso entfällt eine möglichweise aufwendige Anbringung eines Markers, was insbesondere bei verwinkelten Objekten schwierig sein kann. Die Möglichkeit ein Muster auf ein Objekt zu projizieren, besteht unabhängig von der Form des Objektes. Von Vorteil ist dabei außerdem, dass die Konstruktion eines 3D-Bildes aus einer Folge von aufgenommenen Einzelbildern, beispielsweise Frames einer Videosequenz, anhand der Bildpositionen von identifizierten Musterbestandteilen der Bilder, die zueinander korrespondieren, ermöglicht ist. Hieraus sind insbesondere dreidimensionale Positionsangaben der identifizierten Musterbestandteile berechenbar, welche insbesondere mittels zumindest einer gemessenen
Abstandsinformation auf das tatsächliche Maß skalierbar sind. Dadurch ist es möglich tatsächliche Abmessungen, wie insbesondere Längen, Flächeninhalte und/oder Rauminhalte, anhand von an sich bekannten Gleichungen (trigonometrische Funktionen) zu berechnen. Die Abstandsmessung kann auf unterschiedlichen Messprinzipien beruhen. Eine
Laserdistanzmessung ist beispielsweise möglich, wenn eine, beispielsweise die bereits erwähnte Abstandsmessvorrichtung als Laser-Abstandsmessgerät ausgebildet ist. Hierbei kann ein, beispielsweise der bereits erwähnte Musterprojektor und/oder eine, beispielsweise die bereits erwähnte
Abstandsmessvorrichtung einen Messstrahl, insbesondere einen Laser-Messstrahl, generieren, mit welchem ein Abstand (d0, di) zwischen Objekt und Abstandsmessvorrichtung messbar ist. Es sind auch Ultraschallmessungen der Abstandsinformation ausführbar.
Durch die Projektion eines Musters auf das wenigstens eine Ob ekt kann ferner die jeweilige Pose, aus welcher mittels einer, beispielsweise mittels der bereits erwähnten Aufnahmevorrichtung, ein oder mehrere aus mehreren Pixeln zusammengesetzten, ortsaufgelösten Einzelbilder des wenigstens einen Objektes aufgenommen wurden, und/oder die Pose der Abstandsmessvorrichtung und/oder die Pose des Musterprojektors berechnet werden. Durch die Projektion des Musters kann das Objekt, von welchem eine dreidimensionale Darstellung erzeugt werden soll, mit zusätzlichen Strukturen versehen werden, die als korrespondierende Musterbestandteile erfindungsgemäß identifiziert werden.
Die Genauigkeit der Bestimmung der Abmessungen erhöht sich dabei mit der Anzahl an mit einer, beispielsweise der bereits erwähnten Aufnahmevorrichtung aufgenommenen, ortsaufgelösten Einzelbildern. Es kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens vier, insbesondere wenigstens fünf, insbesondere wenigstens zehn, insbesondere wenigstens fünfzehn, insbesondere wenigstens zwanzig oder mehr ortsaufgelöste Einzelbilder aufgenommen werden .
Als korrespondierende Musterbestandteile werden somit Bildelemente oder Teilbereiche in den Einzelbildern bezeichnet, die aufgrund übereinstimmender oder ähnlicher projizierter Musterbestandteile oder natürliche Merkmale des Objektes inhaltlich zueinander korrespondieren.
Bevorzugt wird der Abstand vom Musterprojektor zu einem der zumindest zwei Musterbestandteile gemessen, um einen definierten Bezugspunkt für eine Skalierung bereitzustellen.
Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn das Muster wenigstens einen, insbesondere durch zumindest einen Hauptstrahl projizierten Musterbestandteil, vorzugsweise einen
Referenzpunkt, und/oder wenigstens einen, insbesondere durch zumindest einen Hilfsstrahl projizierten Musterbestandteil, vorzugsweise einen Referenzpunkt, eine Referenzlinie und/oder ein Referenzmuster, umfasst, wobei optional zusätzlich zumindest ein natürliches Merkmal des Objektes in der Gruppe zueinander korrespondierender Musterbestandteile umfasst wird. Von Vorteil ist dabei, dass das projizierte Muster besser an das wenigstens eine Objekt anpassbar ist, da einzelne Musterbestandteile getrennt und/oder zusammen beispielsweise durch Haupt- und/oder Hilfsstrahl auf das wenigstens eine Objekt projiziert werden können. Ferner ist es möglich, dass natürliche Merkmale eines Objektes als zusätzliche, zueinander korrespondierender Musterbestandteile berücksichtigt werden und auch für diese natürlichen Merkmale des Objektes dreidimensionale Positionsangaben berechnet werden können. Bevorzugt wird der Abstand entlang des Hauptstrahls gemessen.
Besonders vorteilhaft kann es dabei sein, wenn zur Projektion des zumindest einen Hauptstrahls und des zumindest einen Hilfsstrahls unterschiedliche Wellenlängen verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass die durch Haupt- und Hilfsstrahl erzeugten projizierten Musterbestandteile einfacher voneinander zu unterscheiden sind, beispielsweise durch die Verwendung verschiedenfarbiger Haupt- und Hilfsstrahlen eingerichtet durch die Auswahl unterschiedlicher bestimmter Wellenlängen (insbesondere unterschiedlicher Farben) vorzugsweise des sichtbaren Spektralbereichs.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Musterbestandteil, insbesondere das durch den zumindest einen Hauptstrahl und/oder durch den zumindest einen Hilfsstrahl projizierte zumindest eine Musterbestandteil, als Referenz für die Abstandsmessung, vorzugsweise für eine Laser- Abstandsmessung, dient. Von Vorteil ist dabei, dass sehr wenige Abstandsmessungen, vorzugsweise lediglich eine Abstandsmessung, notwendig ist/sind und dabei der Abstand zum wenigstens einen Objekt sehr genau bestimmbar ist.
Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn der zumindest eine Hauptstrahl und/oder der zumindest eine Hilfsstrahl durch zumindest einen Laser und/oder zumindest eine LED-Lichtquelle projiziert wird/werden. Insbesondere wenn der Hauptstrahl und/oder der Hilfsstrahl als Messstrahl für eine Laser- Abstandsmessung verwendet wird.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag besteht darin, dass eine, beispielsweise die genannte wenigstens eine Aufnahmevorrichtung fest und in einem definierten Abstand mit einem, insbesondere zusätzlichen, vorzugsweise dem zuvor beschriebenen Musterprojektor entsprechenden Musterprojektor gekoppelt wird und anhand des zusätzlichen Musterprojektors wenigstens ein zusätzliches Muster auf das wenigstens eine Objekt projiziert wird. Von Vorteil ist dabei, dass dadurch verhindert werden kann, dass durch den einen Musterprojektor zu wenige Musterbestandteile auf das wenigstens eine Objekt projiziert werden und somit eine Identifikation in den Einzelbildern der Folge eine Gruppe zueinander korrespondierender Musterbestandteile nicht möglich wäre. Hierbei ist es erforderlich, dass der Abstand („Baseline") zwischen der wenigstens einen Aufnahmevorrichtung und dem zusätzlichen, insbesondere ortsungebundenen Musterprojektor bekannt und/oder konstant ist. Auf diese Weise ergibt sich somit ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem für;: die Einzelbilder jeweils ein Muster durch den ortsgebundenen Musterprojektor und/oder ein zusätzliches Muster durch den zusätzlichen Musterprojektor auf das wenigstens eine Objekt projiziert werden. Insbesondere hat die Kopplung eines zusätzlichen Musterprojektors mit der wenigstens einen Aufnahmevorrichtung den Vorteil, dass der Benutzer die Projektion eines gewünschten Musters auf einem komplexen Objekt seinem Blickwinkel entsprechend besser einrichten kann. Bei diesem, vorzugsweise unabhängigen erfindungsgemäßen Vorschlag kann vorgesehen sein, dass lediglich ein Muster mittels eines an die wenigstens eine Aufnahmevorrichtung gekoppelten Musterprojektors auf das Objekt projiziert wird. In diesem Fall ist eine Abstandsmessung des Abstandes zwischen Musterprojektor und Objekt nicht zwingend erforderlich, kann allerdings die Genauigkeit des Messergebnisses erhöhen. Es daher kann vorgesehen sein, dass bei einer Kopplung von Aufnahmevorrichtung und Musterprojektor keine Abstandsmessung vorgesehen ist.
Es kann zweckmäßig sein, wenn die Dimension des wenigstens einen, auf das wenigstens eine Objekt projizierten Musters einstellbar ist. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, wenn die Dimension des wenigstens einen, auf das wenigstens eine Objekt projizierten Musters wenigstens etwa 5 Prozent, vorzugsweise wenigstens 10 Prozent, vorzugsweise wenigstens 20 Prozent, vorzugsweise wenigstens 30 Prozent der Größe des wenigstens einen Objektes beträgt. Durch den wenigstens einen Musterprojektor ist es auch möglich Muster zu projizieren, die größer oder kleiner als die zuvor genannten Größenangaben in Bezug auf die Objektgröße sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die Gruppe der in den Einzelbildern der Folge zueinander korrespondierenden Musterbestandteile mittels Bildmerkmalsanalyse und/oder Segmentierung der jeweiligen Einzelbilder der Folge identifiziert werden. Von Vorteil ist dabei, dass einzelne Musterbestandteile getrennt voneinander weiterverarbeitbar sind .
Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Musterbestandteile des wenigstens einen Musters horizontal und/oder vertikal zueinander versetzt sind, vorzugsweise dass der Anfangs- und Endpunkt wenigstens einer Referenzlinie des wenigstens einen Musters horizontal und/oder vertikal zueinander versetzt sind.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das wenigstens eine Muster nacheinander auf zumindest teilweise unterschiedliche Teilbereiche des wenigstens einen Objektes projiziert und dieser Bereich aufgenommen wird, was jeweils einem Scanschritt entspricht, insbesondere wobei pro Scanschritt zumindest ein Einzelbild aufgenommen wird. Vorzugsweise werden so alle Teilbereiche des gesamten wenigstens einen Objektes mittels nacheinander durchgeführter Scanschritte aufgenommen. Von Vorteil ist dabei, dass eine Abmessung insbesondere eines großen und/oder schlecht zugänglichen Objektes anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens einfacher und/oder genauer bestimmt werden kann.
Weiter kann es vorgesehen sein, dass die skalierten, insbesondere dreidimensionalen Positionsangaben der wenigstens einen Gruppe zueinander korrespondierender Musterbestandteile mittels eines an sich bekannten Korrelationsverfahren, wie insbesondere mittels eines SLAM- und/oder Structure-from- Motion-Verfahrens berechnet werden.
Bei der Bestimmung zumindest einer Abmessungen des wenigstens einen Objektes anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Länge, ein Flächeninhalt und/oder ein Rauminhalt aus den skalierten, insbesondere dreidimensionalen Positionsangaben der zueinander korrespondierenden Musterbestandteile berechnet wird/werden und/oder dass die wenigstens eine Gruppe von zueinander korrespondierenden Musterbestandteilen mittels einer Ausgabeeinheit an einem einer skalierten, insbesondere dreidimensionalen Positionsangabe entsprechenden Bildpunkt ausgegeben wird.
Besonders günstig ist es, wenn aus den dreidimensionalen Positionsangaben ein 3D-Bild des Objektes berechnet wird. Das 3D-Bild kann beispielsweise als 3D-Modell erzeugt werden.
Weiterhin sind zur Lösung der genannten Aufgabe erfindungsgemäß die Merkmale des nebengeordneten, auf eine Vorrichtung gerichteten Anspruchs vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der genannten Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass die Vorrichtung wenigstens einen Musterprojektor zur Projektion wenigstens eines Musters aus zumindest zwei Musterbestandteilen auf das wenigstens eine Objekt und eine oder keine Abstandsmessvorrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen Musterprojektor und zumindest einem Musterbestandteil umfasst, wobei die Bildverarbeitungsvorrichtung zur Identifikation wenigstens einer Gruppe von zueinander korrespondierenden Musterbestandteilen in einer Folge von wenigstens zwei mit der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen, ortsaufgelösten
Einzelbildern eingerichtet ist, wobei die
Bildverarbeitungsvorrichtung zur Berechnung von skalierten, insbesondere dreidimensionalen Positionsangaben der wenigstens einen Gruppe von zueinander korrespondierenden
Musterbestandteilen zur Berechnung zumindest einer Abmessung des wenigstens einen Objektes eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Benutzer die Aufnahmevorrichtung vorzugsweise unabhängig vom Musterprojektor platzieren kann. Während der Aufnahme einer Folge von wenigstens zwei mit der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen, ortsaufgelösten
Einzelbildern kann es vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Musterprojektor raumfest angeordnet ist, so dass ausreichend Zeit zur Verfügung steht, mittels der ebenfalls raumfesten Abstandsmessvorrichtung eine Distanzmessung auszuführen, wobei eine, beispielsweise die erwähnte wenigstens eine Aufnahmevorrichtung vorzugsweise tragbar, insbesondere handhaltbar, ausgebildet ist.
Es kann zweckmäßig sein, wenn der wenigstens eine Musterprojektor derart eingerichtet ist, dass er eine Einstellung der Dimension und/oder zumindest einer Wellenlänge der projizierten Musterbestanteile ermöglicht und/oder dass das wenigstens eine Muster auf eine, insbesondere ideale Größe von wenigstens etwa 5 Prozent, vorzugsweise wenigstens 10 Prozent, vorzugsweise wenigstens 20 Prozent, vorzugsweise wenigstens 30 Prozent der Größe des wenigstens einen Objektes einstellbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Muster mittels des Musterprojektors individuell an die Größe des wenigstens einen Objektes anpassbar ist, so dass eine ideale Größe des als Referenz verwendeten Musters einstellbar ist. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der wenigstens eine Musterprojektor als Lichtquelle wenigstens einen Laser und/oder wenigstens eine LED-Lampe aufweist und/oder dass der wenigstens eine Musterprojektor einen oder mehrere optische Filter, vorzugsweise einen oder mehrere Kantenfilter, zum Einstellen einer bestimmten Wellenlänge oder mehrerer bestimmter Wellenlängen aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine, beispielsweise die bereits erwähnte
Abstandsmessvorrichtung als Laser-Distanz -Messvorrichtung ausgebildet ist .
Ferner kann vorgesehen sein, dass die
Bildverarbeitungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass sie die wenigstens eine Gruppe von zueinander korrespondierenden Musterbestandteilen mittels Bildmerkmalsanalyse und/oder Segmentierung identifiziert, wobei diese wenigstens eine Gruppe zueinander korrespondierender Musterbestandteile auf das Objekt projizierbar ist. Vorzugsweise ist die
Bildverarbeitungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart eingerichtet, dass sie als zueinander korrespondierende Musterbestandteile optional auch natürliche Merkmale des wenigstens einen Objektes berücksichtigen kann.
Als natürliche Merkmale werden wahrnehmbare Merkmale, insbesondere strukturelle Merkmale, des wenigstens einen Objektes bezeichnet, die nicht durch einen Musterprojektor projiziert werden, sondern durch das Objekt selbst ausgebildet sind .
Es kann vorgesehen sein, dass der Musterprojektor ortsgebunden ausgebildet ist und/oder die wenigstens eine
Aufnahmevorrichtung tragbar ausgebildet ist, vorzugsweise wobei die wenigstens eine Aufnahmevorrichtung fest und in einem definierten Abstand mit einem zusätzlichen Musterprojektor gekoppelt ist.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung einer Scanfunktion eingerichtet ist, wobei das wenigstens eine Muster nacheinander auf zumindest teilweise unterschiedliche Teilbereiche des wenigstens einen Objektes projizierbar ist und dieser Bereich mittels der wenigstens einen Aufnahmevorrichtung aufnehmbar ist, was jeweils einem Scanschritt entspricht, wobei pro Scanschritt vorzugsweise zumindest ein Einzelbild aufnehmbar ist, so dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise alle Teilbereiche des gesamten wenigstens einen Objektes mittels nacheinander durchgeführter Scanschritte aufnehmbar sind.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Anzeigeeinrichtung, vorzugsweise ein Display, aufweist, insbesondere zur Ausgabe zumindest einer Abmessung, vorzugsweise einer Länge, eines Flächeninhaltes und/oder eines Rauminhaltes, des wenigstens einen Objektes. Vorzugsweise ist die Anzeigeeinrichtung derart ausgebildet, dass damit eine grafische, insbesondere dreidimensionale Darstellung des Objektes darstellbar ist.
Die hierin beschriebene und beanspruchte erfindungsgemäße
Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wie hierin beschrieben und beansprucht . Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.
Es zeigt :
Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in stark vereinfachter Darstellung zur Erläuterung der Erfindung;
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in stark vereinfachter Darstellung zur Erläuterung der Erfindung;
Fig. 3 eine mit einem Musterprojektor gekoppelte
Aufnahmevorrichtung in stark vereinfachter
Darstellung .
Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei verschiedene, in einer stark vereinfachten Prinzipiendarstellung abgebildete
Ausfuhrungsformen einer im Ganzen als 1 oder 10 bezeichneten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung zumindest einer Abmessung wenigstens eines Objektes 4. Das in den Figuren 1 bis 3 abgebildete Objekt 4 weist lediglich sehr wenige wahrnehmbare, natürliche Merkmale (X2 , X3, X4) auf. Das Objekt 4 kann beispielsweise eine Gebäudewandung, eine Decke und/oder ein Boden sein.
Beide Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 10 umfassen einen ortsgebundenen Musterprojektor 3 zur Projektion wenigstens eines Musters 8, eine Aufnahmevorrichtung 2 zur Aufnahme einer Folge von wenigstens zwei, aus mehreren Pixeln zusammengesetzten, ortsaufgelösten Einzelbildern des wenigstens einen Objektes 4, eine Abstandsmessvorrichtung 6 zur Bestimmung des Abstandes (d0, d±) zwischen Musterprojektor 3 und zumindest einem Musterbestandteil X0 , Xi und eine
Bildverarbeitungsvorrichtung (nicht dargestellt) . Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 weist eine mobile, vorzugsweise tragbare und/oder handhaltbare Aufnahmevorrichtung 2 auf. Während der Aufnahme eines oder mehrerer aus mehreren Pixeln zusammengesetzter, ortsaufgelöster Einzelbilder anhand der Aufnahmevorrichtung 2, wird mittels eines Musterprojektors 3 ein Muster 8 bestehend aus zwei Musterbestandteilen X0, i auf das Objekt 4 projiziert. Der Musterprojektor 3 ist dabei stationär an Position P2 angeordnet, während die Aufnahmevorrichtung 2 derart ausgebildet ist, dass sie nicht ortsgebunden, sondern ihre Position, insbesondere ihre jeweilige Aufnahmeposit ion P0, Pi für die Aufnahme von jeweils zumindest einem Einzelbild,' variierbar ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 aus Figur 1 ist vorgesehen, dass zwei Abstandsmessungen für die Abstände d0 und di mittels der Abstandsmessvorrichtung 6 durchgeführt werden. Bei der hier dargestellten Ausführungsform ist der Musterprojektor 3 und die Abstandsmessvorrichtung 6 einheitlich ausgebildet. Mittels des Musterprojektors werden anhand jeweils eines Proj ekt ionsstrahls (Messstrahls) zwei Referenzpunkte X0i Xi für die Abstandsmessung auf das Objekt 4 projiziert. Die durch jeweils einen Strahl auf das Objekt projizierten Referenzpunkte sind für die Abstandsmessung durch die Abstandsmessvorrichtung 6 verwendbar. Das Muster 8 kann noch weitere Musterbestandteile umfassen, welche beispielsweise wie hier dargestellt natürliche Merkmale X2 , X3 , X4 des Objektes 4 und/oder weitere projizierte Musterbestandteile 5 (nicht dargestellt) sein können. Die Bildverarbeitungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist derart eingerichtet, dass sie in den Einzelbildern der Folge eine Gruppe zueinander korrespondierender Musterbestandteile (beispielsweise X0, Χι, Χζ/ X3, X4) identifiziert. Beispielsweise durch das bekannte Structure- from- otion-Verfahren können, mit Hilfe der gemessenen Abstände d0 und di; skalierte, insbesondere dreidimensionale Positionsangaben für die zuvor identifizierte Gruppe von Musterbestandteilen zur Bestimmung (Berechnung) zumindest einer Abmessung des wenigstens einen Objektes 4 automatisch berechnet werden.
Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung 10, die in Figur 2 dargestellt ist, vorgesehen, dass nur eine Abstandsmessung des Abstandes d0 mittels der
Abstandsmessvorrichtung 6 vorzunehmen ist. Mittels des Musterprojektors 3 ist anhand eines Hauptstrahls ein Referenzpunkt X0 für die Abstandsmessung auf das Objekt 4 projizierbar. Anhand des Musterprojektors 3 sind zudem mittels eines Hilfsstrahles noch weitere Musterbestandteile X1( 5 auf das Objekt projizierbar. Das Muster 8 kann ferner noch weitere Musterbestandteile umfassen, welche beispielsweise (wie hier dargestellt) natürliche Merkmale X2/ X3, X4 des Objektes 4 sind. Die Bildverarbeitungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist derart eingerichtet, dass sie in den Einzelbildern der Folge eine Gruppe zueinander korrespondierender Musterbestandteile X0, Xi, X2, 3/ X4 , 5 identifiziert. Beispielsweise durch das bekannte Structure- from-Motion-Verfahren können mit Hilfe des gemessenen Abstandes d0 skalierte, insbesondere dreidimensionale Positionsangaben für die zuvor identifizierte Gruppe von Musterbestandteilen zur Berechnung zumindest einer Abmessung des wenigstens einen Objektes 4 automatisch berechnet werden.
Der oder ein Musterprojektor 3, 3a der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 10 ist so eingerichtet, dass er zur Projektion des zumindest einen Hauptstrahls und des zumindest eine Hilfsstrahls unterschiedliche Wellenlängen verwendet. Des Weiteren kann damit eine Einstellung der Dimension der projizierten Musterbestanteile X0, Xi, 5 vorgenommen werden. Von Vorteil kann es sein, wenn das wenigstens eine Muster 8 auf eine Größe von wenigstens etwa 5 Prozent, vorzugsweise wenigstens 10 Prozent, vorzugsweise wenigstens 20 Prozent, vorzugsweise wenigstens 30 Prozent der Größe des wenigstens einen Objektes 4 einstellbar ist.
Die Lichtquelle des oder eines Musterprojektors 3, 3a der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 10 weist wenigstens einen Laser und/oder wenigstens eine LED-Lampe auf. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Musterprojektor 3, 3a zumindest einen optischen Filter, vorzugsweise zumindest einen Kantenfilter, zum Einstellen einer Wellenlänge oder mehrerer Wellenlängen, insbesondere des Hauptstrahls und/oder des Hilfsstrahls, aufweist .
Die Abstandsmessvorrichtung 6 in den Figuren 1 und/oder 2 ist als Laser-Distanz -Messvorrichtung ausgebildet, wobei sich die Abstandsmessung der Abstände d0 beziehungsweise di zwischen Musterprojektor 3 und Objekt 4 auf den oder die durch den Musterprojektor 3 auf das Objekt 4 projizierten Referenzpunkte X0 beziehungsweise Xi bezieht.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 10 ist derart eingerichtet, dass sie die wenigstens eine Gruppe von zueinander korrespondierenden Merkmalsbestandteilen Χ0ι X1; X2, X3, X4/ 5 mittels Bildmerkmalsanalyse und/oder Segmentierung identifiziert, wobei diese wenigstens eine Gruppe zueinander korrespondierender Merkmalsbestandteile auf das Objekt projizierbar X0, Xi, 5 ist und/oder wenigstens ein natürliches Merkmal X2, X3, X4 des wenigstens einen Objektes 4 umfasst.
In Figur 3 ist eine Aufnahmevorrichtung 2 dargestellt, die über eine feste Kopplung 7 in einem bekannten, vordefinierten Abstand („Baseline") mit einem (insbesondere zusätzlichen) Musterproj ektor : 3a gekoppelt ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Aus führungs form ist eine Abstandsmessung nicht zwingend erforderlich, kann die Genauigkeit der Bestimmung jedoch erhöhen. Besonders vorteilhaft kann es daher sein, wenn eine derart mit einem zusätzlichen Musterprojektor 3a gekoppelte Aufnahmevorrichtung 2 in Kombination mit einem ortsgebundenen Musterprojektor 3 verwendet wird. Von Vorteil ist dabei, dass dadurch verhindert werden kann, dass durch den nicht mit der Aufnahmevorrichtung 2 gekoppelten Musterprojektor 3 zu wenige Musterbestandteile auf das wenigstens eine Objekt projiziert werden und somit eine Identifikation in den Einzelbildern der Folge eine Gruppe zueinander korrespondierender
Musterbestandteile nicht möglich wäre.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1, 10 ist weiter zur Durchführung einer Scanfunktion eingerichtet, wobei das wenigstens eine Muster 8 nacheinander auf zumindest teilweise unterschiedliche Teilbereiche des wenigstens einen Objektes 4 projizierbar ist und dieser Bereich mittels der wenigstens einen Aufnahmevorrichtung 2 aufnehmbar ist, was jeweils einem Scanschritt entspricht. Bei jedem Scanschritt wird vorzugsweise zumindest ein Einzelbild aufgenommen, so dass anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 10 vorzugsweise alle Teilbereiche des gesamten wenigstens einen Objektes 4 mittels nacheinander durchgeführter Scanschritte aufnehmbar sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1, 10 weist eine Anzeigeeinrichtung, vorzugsweise ein Display, auf (nicht dargestellt) . Die Anzeigeeinrichtung dient zur Ausgabe zumindest einer Abmessung, vorzugsweise einer Länge, eines Flächeninhaltes und/oder eines Rauminhaltes, des wenigstens einen Objektes 4. Des Weiteren ist die Anzeigeeinrichtung derart ausgebildet, dass damit eine grafische, insbesondere dreidimensionale Darstellung des Objektes anzeigbar ist.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte und hierin beschriebene Vorrichtung 1, 10 eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Abmessung wenigstens eines Objektes (4) dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt anhand eines Musterprojektors (3) wenigstens ein Muster (8) aus zumindest zwei Musterbestandteilen (X0, Xi, 5) auf das wenigstens eine Objekt (4) projiziert wird, dass in einem zweiten Schritt wenigstens eine Abstandsmessung eines Abstandes (d0, di) vom Musterprojektor (3) zum wenigstens einen Objekt (4) , insbesondere zu einem der zumindest zwei
Musterbestandteile (X0, Xi, 5) , durchgeführt wird, dass in einem dritten Schritt mit wenigstens einer Aufnahmevorrichtung (2) während einer Musterprojektion eine Folge von wenigstens zwei, aus mehreren Pixeln zusammengesetzten, ortsaufgelösten Einzelbildern des wenigstens einen Objektes (4) aus jeweils unterschiedlichen Aufnahmeperspekt iven (P0, Pi) aufgenommen wird, dass in einem vierten Schritt in den Einzelbildern der Folge eine Gruppe zueinander korrespondierender Musterbestandteile (X0, Xi, X2, X3 X4/ 5) identifiziert wird, und dass in einem fünften Schritt für die im vierten Schritt identifizierte Gruppe von Musterbestandteilen (X0, Xi, X2 X3, X4/ 5) mit Hilfe des gemessenen Abstandes skalierte, insbesondere dreidimensionale Positionsangaben zur Berechnung der zumindest einen Abmessung des wenigstens einen Objektes (4) automatisch berechnet werden .
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (8) wenigstens einen, durch zumindest einen Hauptstrahl projizierten Musterbestandteil (X0, Xi) , insbesondere einen Referenzpunkt, und/oder wenigstens einen, durch zumindest einen Hilfsstrahl projizierten Musterbestandteil (5) , insbesondere einen Referenzpunkt, eine Referenzlinie und/oder ein Referenzmuster, umfasst, wobei vorzugsweise zusätzlich zumindest ein natürliches Merkmal (X2, X3 , X4) des Objektes (4) in der Gruppe zueinander korrespondierender Musterbestandteile (X0, Xi, X2, X3, X4 , 5) umfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Projektion des zumindest einen Hauptstrahls und des zumindest eine Hilfsstrahls unterschiedliche Wellenlängen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Musterbestandteil (X0, Xi, X2 , X3 , X4 , 5) , insbesondere das durch den zumindest einen Hauptstrahl projizierte zumindest eine
Musterbestandteil (X0, Xi) , als Referenz für die Abstandsmessung, vorzugsweise für eine Laser-
Abstandsmessung, dient.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Hauptstrahl und/oder der zumindest eine Hilfsstrahl durch zumindest einen Laser und/oder zumindest eine LED-Lichtquelle projiziert wird/werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine
Aufnahmevorrichtung (2) fest und in einem definierten Abstand mit einem zusätzlichen Musterprojektor (3a) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gekoppelt wird und anhand des zusätzlichen Musterprojektors (3a) wenigstens ein zusätzliches Muster (8) auf das wenigstens eine Objekt (4) projiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dimension des wenigstens einen, auf das wenigstens eine Objekt projizierten Musters (8) einstellbar ist und/oder wenigstens etwa 5 Prozent, vorzugsweise wenigstens 10 Prozent, vorzugsweise wenigstens 20 Prozent, vorzugsweise wenigstens 30 Prozent der Größe des wenigstens einen Objektes beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe der in den Einzelbildern der Folge zueinander korrespondierenden Musterbestandteile ( X0 , Xi , X2 3 X4 5) mittels Bildmerkmalsanalyse und/oder Segmentierung der jeweiligen Einzelbilder der Folge identifiziert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterbestandteile ( X0 , Χχ , X2, X3/ X4 , 5) des wenigstens einen Musters (8) horizontal und/oder vertikal zueinander versetzt sind, vorzugsweise dass der Anfangs- und Endpunkt wenigstens einer Referenzlinie des wenigstens einen Musters (8) horizontal und/oder vertikal zueinander versetzt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Muster (8) nacheinander auf zumindest teilweise unterschiedliche Teilbereiche des wenigstens einen Objektes (4) projiziert und dieser Bereich aufgenommen wird, was jeweils einem Scanschritt entspricht, insbesondere wobei pro Scanschritt zumindest ein Einzelbild aufgenommen wird, vorzugsweise so dass alle Teilbereiche des gesamten wenigstens einen Objektes (4) mittels nacheinander durchgeführter Scanschritte aufgenommen werden.
1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die skalierten, insbesondere dreidimensionalen Positionsangaben der wenigstens einen Gruppe zueinander korrespondierender Musterbestandteile (X0, Xi, X2, X3, , 5) mittels eines SLAM- und/oder Structure-from-Mot ion-Verfahrens berechnet werden und/oder dass aus den dreidimensionalen Positionsangaben ein SD- Bild des Objektes (4) berechnet wird.
2. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Abmessung, insbesondere wenigstens eine Länge, ein Flächeninhalt und/oder ein Rauminhalt, aus den skalierten, insbesondere dreidimensionalen Positionsangaben berechnet wird/werden und/oder dass die wenigstens eine Gruppe von zueinander korrespondierenden Musterbestandteile (X0, Xi, X2 , X3, X4 5) mittels einer Ausgabeeinheit an einem einer skalierten, insbesondere dreidimensionalen Positionsangabe entsprechenden Bildpunkt ausgegeben wird.
3. Vorrichtung (1, 10) zur Bestimmung zumindest einer Abmessung wenigstens eines Objektes (4) , wobei die Vorrichtung (1, 10) wenigstens eine Aufnahmevorrichtung
(2) und eine Bildverarbeitungsvorrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1, 10) wenigstens einen Musterprojektor (3, 3a) zur Projektion wenigstens eines Musters (8) aus zumindest zwei Musterbestandteilen
(X0, Xi, 5) auf das wenigstens eine Objekt (4) und eine Abstandsmessvorrichtung (6) zur Bestimmung des Abstandes (d0, di) zwischen Musterprojektor (3, 3a) und zumindest einem Musterbestandteil (X0, Xi, 5) umfasst, wobei die Bildverarbeitungsvorrichtung zur Identifikation wenigstens einer Gruppe von zueinander korrespondierenden Musterbestandteilen (X0, Xi, X2, X3, X4, 5) in einer Folge von wenigstens zwei mit der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen, ortsaufgelösten Einzelbildern eingerichtet ist,, wobei die Bildverarbeitungsvorrichtung zur Berechnung von skalierten, insbesondere dreidimensionalen
Positionsangaben der wenigstens einen Gruppe von zueinander korrespondierenden Musterbestandteilen (X0, Xi, X2, X3, X4, 5) zur Berechnung zumindest einer Abmessung des wenigstens einen Objektes (4) eingerichtet ist.
4. Vorrichtung (1, 10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Musterprojektor (3, 3a) derart eingerichtet ist, so dass er eine Einstellung der Dimension und/oder zumindest einer Wellenlänge der projizierten Musterbestanteile (X0, Xi, 5) ermöglicht und/oder dass das wenigstens eine Muster (8) auf eine Größe von wenigstens etwa 5 Prozent, vorzugsweise wenigstens 10 Prozent, vorzugsweise wenigstens 20 Prozent, vorzugsweise wenigstens 30 Prozent der Größe des wenigstens einen Objektes (4) einstellbar ist.
5. Vorrichtung (1, 10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Musterprojektor (3, 3a) als Lichtquelle wenigstens einen Laser und/oder wenigstens eine LED-Lampe aufweist und/oder dass der Musterprojektor einen oder mehrere optische Filter,- vorzugsweise einen oder mehrere Kantenfilter, aufweist.
6. Vorrichtung (1, 10) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessvorrichtung (6) als Laser-Distanz-Messvorrichtung ausgebildet ist.
7. Vorrichtung (1, 10) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass sie die wenigstens ' eine Gruppe von zueinander korrespondierenden Merkmalsbestandteilen (X0, Xi, X2 , X3, ; X4/ 5) mittels Bildmerkmalsanalyse und/oder Segmentierung identifiziert, wobei diese wenigstens eine Gruppe zueinander korrespondierender Merkmalsbestandteile auf das Objekt projizierbar (X0, Xi, 5) ist und/oder wenigstens ein natürliches Merkmal (X2/ X3, X4) des wenigstens einen Objektes (4) umfasst .
8. Vorrichtung (1, 10) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Musterprojektor (3) ortsgebunden ausgebildet ist und/oder die wenigstens eine Aufnahmevorriehtung (2) tragbar ausgebildet ist, vorzugsweise wobei die wenigstens eine Aufnahmevorrichtung (2) fest und in einem definierten Abstand mit einem zusätzlichen Musterprojektor (3a) gekoppelt ist.
9. Vorrichtung (1, 10) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1, 10) zur Durchführung einer Scanfunktion eingerichtet ist, wobei das wenigstens eine Muster (8) nacheinander auf zumindest teilweise unterschiedliche Teilbereiche des wenigstens einen Objektes (4) projizierbar ist und dieser Bereich mittels der wenigstens einen Aufnahmevorrichtung (2) aufnehmbar ist, was jeweils einem Scanschritt entspricht, wobei pro Scanschritt vorzugsweise zumindest ein Einzelbild aufnehmbar ist, so dass anhand der Vorrichtung vorzugsweise zumindest annähernd alle Teilbereiche des gesamten wenigstens einen Objektes (4) mittels nacheinander durchgeführter Scanschritte aufnehmbar sind.
20. Vorrichtung (1, 10) nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1, 10) eine Anzeigeeinrichtung, vorzugsweise ein Display, aufweist, insbesondere zur Ausgabe zumindest einer Abmessung, vorzugsweise einer Länge, eines Flächeninhaltes und/oder eines Rauminhaltes, des wenigstens einen Objektes (4) .
21. Vorrichtung (1, 10) nach einem der Ansprüche 13 bis 20 zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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